DE102011106709A1 - Method and device for producing granules - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Granulatkörnern aus Strängen aus einer Schmelze eines thermoplastischen Kunststoffmaterials mit den Schritten der Erzeugung und Bereitstellung der Schmelze des thermoplastischen Kunststoffmaterials, dem Austritt des thermoplastischen Kunststoffmaterials in mehreren Strängen aus einer Lochplatte, Anströmen der Stränge mit einem Anströmfluid aus einer Anströmdüse, Kühlen der Stränge und dem Zerteilen der Stränge in einzelne Granulatkörner, wobei die Stränge nur beim Austritt aus der Lochplatte von dem Anströmfluid angeströmt werden, und wobei das Anströmfluid beim Austritt aus der Anströmdüse eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des Kunststoffmaterials aufweist und eine Austrittsgeschwindigkeit im Bereich von 50 m/sek bis 300 m/sek aufweist, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer mittels eines Schwenkgelenks schwenkbaren Anströmvorrichtung.The invention relates to a method for producing granules from strands of a melt of a thermoplastic material with the steps of producing and providing the melt of the thermoplastic material, the exit of the thermoplastic material in multiple strands of a perforated plate, flow of the strands with a Anströmfluid of a Anströmdüse, cooling the strands and dividing the strands into individual granules, wherein the strands are flowed only at the exit from the perforated plate from the Anströmfluid, and wherein the Anströmfluid at the exit from the Anströmdüse has a temperature above the melting temperature of the plastic material and an exit velocity in the Range from 50 m / sec to 300 m / sec, and an apparatus for performing the method with a pivotable by means of a pivoting flow device.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Granulatkörnern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine entsprechende Vorrichtung zum Herstellen von Granulatkörnern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.The invention relates to a method for producing granules according to the preamble of claim 1 and to a corresponding device for producing granules according to the preamble of claim 8.
Generell werden zur Granulierung von thermoplastischem Kunststoffmaterial, wie z. B. Polyamid, welches z. B. Glasfaser verstärkt sein kann, häufig Granuliervorrichtungen eingesetzt, bei welchen Stränge einer Schmelze des thermoplastischen Kunststoffmaterials nach der Erzeugung und Bereitstellung der Schmelze des thermoplastischen Kunststoffmaterials in mehreren Strängen aus einer Lochplatte bzw. aus den dortigen Düsenöffnungen, austreten, die so erzeugten Stränge gekühlt werden und die Stränge dann in einzelne Granulatkörner zerteilt werden. Entsprechende Vorrichtungen sind als Stranggranulierungsanlagen beispielsweise vom Unternehmen Automatik Plastics Machinery GmbH bekannt.Generally, for the granulation of thermoplastic material, such. B. polyamide, which z. As glass fiber can be reinforced, often used granulating, in which strands of a melt of the thermoplastic material after the production and provision of the melt of the thermoplastic material in several strands of a perforated plate or from the local nozzle openings exit, the strands thus produced are cooled and the strands are then divided into individual granules. Corresponding devices are known as strand granulation plants, for example, by the company Automatik Plastics Machinery GmbH.
Bei solchen Vorrichtungen und Verfahren kann es insbesondere im Bereich des Schmelzeaustritts aus der Lochplatte dort zu Verfestigungen und somit zu Verklumpungen der Schmelze dort kommen, so dass die Stränge dort sogar abreißen können. Auch können so unerwünschte Ablagerungen in der Umgebung der Düsenöffnungen entstehen, welche den Strangaustritt dort stören können.With such devices and methods, solidification and thus clumping of the melt can occur there, especially in the area of the melt outlet from the perforated plate, so that the strands can even break off there. Also unwanted deposits in the vicinity of the nozzle openings can arise, which can disturb the strand outlet there.
Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Granulatkörnern aus einer Schmelze vorzusehen, welches) die Nachteile des Standes der Technik überwindet und insbesondere ein solches Verfahren bzw. eine solche Vorrichtung vorzusehen, welche(s) konstruktiv einfach und möglichst kostengünstig eine Materialablagerung und somit ein Verklumpen und/oder einen dadurch bedingten Abriss von Schmelzesträngen einfach und zuverlässig erfindungsgemäß verhindert und so eine möglichst zuverlässige und störungsarme Herstellung von Granulatkörnern erfindungsgemäß ermöglicht.It is therefore the object of the present invention to provide a method and an apparatus for producing granules from a melt, which overcomes the disadvantages of the prior art and in particular to provide such a method or apparatus which is structurally simple and as cheaply as possible a material deposition and thus a lumping and / or a consequent demolition of melt strands simply and reliably inventively prevented and thus allows a reliable and low-interference production of granules according to the invention.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen von Granulatkörnern mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 8. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen definiert.The object according to the invention is achieved by a method for producing granules with the features according to claim 1 and with a device having the features according to claim 8. Preferred embodiments are defined in the respective dependent claims.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Herstellen von Granulatkörnern aus Strängen aus einer Schmelze eines thermoplastischen Kunststoffmaterials und weist die folgenden Schritte auf: Erzeugung und Bereitstellung der Schmelze des thermoplastischen Kunststoffmaterials, Austritt des thermoplastischen Kunststoffmaterials in mehreren Strängen aus einer Lochplatte, Anströmen der Stränge mit einem Anströmfluid aus einer Anströmdüse, Kühlen der Stränge und Zerteilen der Stränge in einzelne Granulatkörner. Erfindungsgemäß werden die Stränge nur beim Austritt aus der Lochplatte von dem Anströmfluid angeströmt, wobei das Anströmfluid beim Austritt aus der Anströmdüse eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des Kunststoffmaterials aufweist und eine Austrittsgeschwindigkeit im Bereich von 50 m/sek bis 300 m/sek aufweist. Bevorzugt kann das Anströmfluid eine Austrittsgeschwindigkeit im Bereich von 100 m/sek bis 250 m/sek, bevorzugter im Bereich von 150 m/sek bis 200 m/sek aufweisen. Erfindungsgemäß ist durch die so erreichbare gezielte und ausreichend kräftige (für die Entfernung/Vermeidung von Ablagerungen) aber gleichzeitig sanfte (für die Vermeidung der Abtrennung der Stränge) Anströmung auf einfache Weise möglich, dass Ablagerungen so rein mechanisch durch die entsprechende Strömung des Anströmfluids erfindungsgemäß gezielt vermieden bzw. entfernt werden können.The inventive method is used to produce granules of strands of a melt of a thermoplastic material and comprises the following steps: Generation and provision of the melt of the thermoplastic material, exit of the thermoplastic material in several strands of a perforated plate, flow of the strands with a Anströmfluid from a Anströmdüse, cooling the strands and dividing the strands into individual granules. According to the invention, the strands are impinged by the inflow fluid only on exiting the perforated plate, the inflow fluid having a temperature above the melting temperature of the plastic material at the outlet from the inflow nozzle and an exit velocity in the range from 50 m / sec to 300 m / sec. Preferably, the onflow fluid may have an exit velocity in the range of 100 m / sec to 250 m / sec, more preferably in the range of 150 m / sec to 200 m / sec. According to the invention, it is possible by the targeted and sufficiently strong (for the removal / prevention of deposits) but at the same time gentle (to avoid the separation of the strands) flow in a simple manner that deposits so targeted according to the invention purely mechanically by the corresponding flow of the Anströmfluids can be avoided or removed.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens tritt das Anströmfluid in einer Menge von 1,5 m3/h bis 9 m3/h, bevorzugt in einer Menge von 2 m3/h bis 8 m3/h, bevorzugter in einer Menge von 5 m3/h bis 7 m3/h jeweils pro 100 mm Breite der Anströmdüse aus der Anströmdüse mit einer Spalthöhe von 0,5 mm aus. Die genannten Mengen ermöglichen so ein effizientes Anströmen, ohne dass es zu einer zu hohen Strömungsbeaufschlagung kommt, welche zu einem Abtrennen der Stränge führen könnte.According to a preferred embodiment of the method according to the invention, the onflow fluid occurs in an amount of 1.5 m 3 / h to 9 m 3 / h, preferably in an amount of 2 m 3 / h to 8 m 3 / h, more preferably in an amount of 5 m 3 / h to 7 m 3 / h each per 100 mm width of the Anströmdüse from the Anströmdüse with a gap height of 0.5 mm. The amounts mentioned allow such an efficient flow, without resulting in an excessive flow, which could lead to a separation of the strands.
Die Temperatur des Anströmfluids liegt erfindungsgemäß bevorzugt im Bereich von 10°C bis 120°C, bevorzugter im Bereich von 50°C bis 80°C, über der Schmelztemperatur des Kunststoffmaterials. Somit kann das Schmelzematerial ohne durch Abkühlung im Bereich des Strangaustritts aus der Lochplatte weiter zum Verklumpen zu neigen, besonders effizient dort schon durch die Erwärmung an der Anlagerung gehindert werden und/oder so auch dort entstehende Ablagerungen besonders effizient dort durch die Anströmung entfernt werden, Dann allerdings können die Stränge in Folge z. B. auf der Oberfläche eines Förderbandes abgelegt werden und/oder dort vor der Zerteilung in die Granulatkörner effektiv gekühlt und zumindest an der jeweiligen Strangaberfläche verfestigt werden.The temperature of the inflow fluid is according to the invention preferably in the range of 10 ° C to 120 ° C, more preferably in the range of 50 ° C to 80 ° C, above the melting temperature of the plastic material. Thus, the melt material without pruning by cooling in the region of the strand outlet from the perforated plate continue to clumping, particularly efficient there already be prevented by the heating of the attachment and / or so deposits there are particularly efficient there removed by the flow, then However, the strands can result in z. B. are stored on the surface of a conveyor belt and / or effectively cooled there before the division into the granules and solidified at least at the respective strand surface.
Die Lage der Anströmdüse bezüglich den aus der Lochplatte austretenden Strängen kann durch Verschwenken der Anströmdüse gegen die Lochplatte mittels eines Schwenkgelenks erfindungsgemäß bevorzugt so verstellbar sein, dass sich der Strom des Anströmfluids auf den Bereich des Austritts der Stränge aus der Lochplatte bei diesem Verschwenken allenfalls entsprechend in seiner Richtung ändert.The position of the Anströmdüse with respect to emerging from the perforated plate strands can preferably be adjusted according to the invention by pivoting the Anströmdüse against the perforated plate by means of a pivot joint so that the flow of Anströmfluids on the region of the exit of the strands from the perforated plate in this If necessary, pivoting accordingly in its direction changes.
Zweckmäßig werden die Stränge beim Austritt aus der Lochplatte im Querstrom oder Gegenstrom von dem Anströmfluid angeströmt.Appropriately, the strands are at the exit from the perforated plate in the cross flow or countercurrent flowed by the Anströmfluid.
Das Anströmfluid ist erfindungsgemäß bevorzugt ein Fluid aus der Gruppe erwärmte Luft, Inertgas, bevorzugt Stickstoff.According to the invention, the inflow fluid is preferably a fluid from the group of heated air, inert gas, preferably nitrogen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen von Granulatkörnern aus Strängen aus einer Schmelze eines thermoplastischen Kunststoffmaterials weist eine Schmelzeerzeugungsvorrichtung zur Erzeugung der Schmelze des thermoplastischen Kunststoffmaterials, eine Lochplatte, aus welcher das thermoplastische Kunststoffmaterial in mehreren Strängen austritt, eine Antrömvorrichtung mit einer Anströmdüse, aus welcher die Stränge mit einem Anströmfluid angeströmt werden, und eine Zerteilungsvorrichtung zum Zerteilen der Stränge in einzelne Granulatkörner auf, wobei erfindungsgemäß die Anströmvorrichtung mittels eines Schwenkgelenks bezüglich der Lochplatte schwenkbar so angeordnet ist, dass die Stränge nur im Bereich des Austritts aus der Lochplatte anströmbar sind, und wobei das Schwenkgelenk erfindungsgemäß bevorzugt im Bereich der Lochplatte angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist durch die so erreichbare flexible Ausrichtung der Anströmvorrichtung auf einfache Weise ein gezieltes Anströmen der Stränge im Bereich der Lochplatte möglich, so dass dort Ablagerungen erfindungsgemäß gezielt vermieden bzw. entfernt werden können.The inventive device for producing granules of strands of a melt of a thermoplastic material comprises a melt-generating device for producing the melt of the thermoplastic material, a perforated plate from which the thermoplastic material emerges in multiple strands, an Antrömvorrichtung with a Anströmdüse from which the strands with a Anströmfluid be flown, and a dicing device for dividing the strands into individual granules, wherein according to the invention the onflow device is pivotally arranged by means of a pivot joint with respect to the perforated plate so that the strands can be flowed only in the region of the exit from the perforated plate, and wherein the pivot joint According to the invention is preferably arranged in the region of the perforated plate. According to the invention, a targeted flow of the strands in the region of the perforated plate is possible in a simple manner by the flexible orientation of the onflow device which can be achieved so that deposits can be selectively avoided or removed according to the invention.
Erfindungsgemäß bevorzugt weist das Schwenkgelenk einen Schwenkbereich α auf, so dass die Stränge im Bereich der Lochplatte besonders effektiv im Querstrom oder im Gegenstrom anströmbar sind.According to the invention, the swivel joint preferably has a swiveling range α, so that the strands in the region of the perforated plate can be flowed on particularly effectively in crossflow or in counterflow.
Erfindungsgemäß bevorzugt weist das Schwenkgelenk ferner eine Drehachse im Abstand R vom Bereich des Austritts der Stränge angeordnet auf.According to the invention, the pivot joint further preferably has an axis of rotation at a distance R from the region of the exit of the strands.
Die Anströmdüse ist erfindungsgemäß bevorzugt eine Schlitzdüse und die Lochplatte weist Düsenöffnungen auf, aus welchen die Stränge jeweils austreten, wobei die einzelnen Düsenöffnungen jeweils den gleichen Abstand zu der Schlitzdüse aufweisen, und wobei dieser Abstand bevorzugt im Bereich von 5 mm bis 30 mm liegt und bevorzugter im Bereich von 10 mm bis 25 mm. Es können sich so besonders effizient gleichmäßige Strömungsverhältnisse der Anströmung einstellen, so dass ein Abreißen der Stränge dadurch weiter vermieden werden kann.According to the invention, the onflow nozzle is preferably a slot nozzle and the perforated plate has nozzle openings from which the strands each emerge, wherein the individual nozzle openings each have the same distance from the slot nozzle, and this distance is preferably in the range from 5 mm to 30 mm and more preferably in the range of 10 mm to 25 mm. It can adjust so particularly efficient uniform flow conditions of the flow, so that a tearing of the strands can be further avoided.
Generell gelten alle Vorteile/Merkmale, welche im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren angegeben sind, auch, soweit anwendbar, hinsichtlich der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. umgekehrt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann bevorzugt das erfindungsgemäße Verfahren ausführen.In general, all advantages / features which are specified in connection with the method according to the invention also apply, as far as applicable, with regard to the device according to the invention or vice versa. The device according to the invention can preferably carry out the method according to the invention.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figur näher beispielhaft erläutert werden. Es zeigt:The invention will be explained in more detail below by way of example with reference to the attached FIGURE. It shows:
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen von Granulatkörnern aus Strängen aus einer Schmelze eines thermoplastischen Kunststoffmaterials ausgeführt werden mit den Schritten der Erzeugung und Bereitstellung der Schmelze des thermoplastischen Kunststoffmaterials, dem Austritt des thermoplastischen Kunststoffmaterials in mehreren Strängen aus der Lochplatte
Beispielsweise wurden im Technikum der Anmelderin versuchsweise mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Granulatkörner aus glasfaserverstärktem Polyamid Kunststoffmaterial aus einer entsprechenden Schmelze hergestellt, wobei die Düsenbreite der als Schlitzdüse ausgebildeten Anströmdüse 100 mm betrug bei einer Spalthöhe von 0,5 mm über die gesamte Düsenbreite. Die Menge des Anstömfluids (im Beispiel: erwärmte Luft mit einer Temperatur von 450°C an der Anströmdüse) betrug etwa 5 m3/h bis etwa 8 m3/h, so dass Anlagerungen entsprechend erfindungsgemäß entfernt wurden bzw. sich gar nicht bilden konnten.For example, in the pilot plant of the applicant experimentally with the device according to the invention were carried out granules of glass fiber reinforced polyamide plastic material from a corresponding melt, the nozzle width of the formed as a slot nozzle Anströmdüse was 100 mm at a gap height of 0.5 mm over the entire nozzle width , The amount of Anstömfluids (in the example: heated air at a temperature of 450 ° C at the Anströmdüse) was about 5 m 3 / h to about 8 m 3 / h, so that deposits were removed according to the invention according to the invention or could not form ,
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